一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法技术

本发明专利技术属于太阳电池领域，具体公开了一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法。所述光伏瓷砖，由上到下依次包括陶瓷釉层、太阳电池层和基底，所述光伏瓷砖还包括发光粉，其中，所述发光粉混合于陶瓷釉层的釉料中；或者所述发光粉涂在陶瓷釉层与太阳电池层之间形成发光层。本发明专利技术制备光伏瓷砖的方法，包括如下步骤：1)将太阳电池层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备太阳电池层，并引出正负极；2)将发光粉均匀混合于陶瓷釉料中，将混有发光粉的陶瓷釉料涂覆于太阳电池层，或者将发光粉涂在太阳电池层上形成发光粉层，再在发光粉层上涂覆陶瓷釉料，得到陶瓷釉层。采用这一方法可以提升光伏瓷砖的转换效率。

A photovoltaic ceramic tile for improving conversion efficiency and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法
本专利技术属于光伏建筑一体化领域，具体涉及一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法。
技术介绍
目前，我国光伏电池的主要应用在阳光充沛的中西部地区及郊区，城市中对于光伏电池的利用并不多见。另一方面，建筑能耗已经和工业能耗、交通能耗并列，成为三大能耗之一。将建筑与光伏发电相结合，则既可以在城市中有效地利用太阳能，又可以减少建筑能耗。光伏建筑一体化就是在城市中将光伏电池与建筑相结合的典型例子。目前，制约光伏建筑一体化广泛应用的核心因素是光伏电池所呈现的单调的颜色。光伏电池的原理是电池吸收光子将光能转换为电能，为了使光伏电池获得最大的光电转换效率，一般希望电池尽可能多的吸收光子，因此，光伏电池所呈现的颜色是深蓝色或黑色。光伏电池所呈现的颜色难以达到现代建筑对于欣赏性、艺术性的要求，进而也限制了光伏电池在建筑领域的应用。如果将光伏电池表面制备一层有一定色泽和质感的陶瓷釉层，同时保证具有很好的透光性，将其应用于建筑外表面，则可以满足建筑对瓷砖的美学要求。随之带来的问题是，表面的陶瓷釉层会减少光子进入太阳电池的数量，进而降低电池效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法，可以在保持瓷砖色彩美观的情况下，获得较高的电池转换效率。本专利技术的具体技术方案如下：所述的任一陶瓷釉在本
是公知的。本专利技术提供一种提高转换效率的光伏瓷砖，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、太阳电池层2和基底3，其中，所述陶瓷釉层为由发光粉混合于釉料中而形成的发光陶瓷釉层；或者，在所述陶瓷釉层与太阳电池层之间设置发光层，所述发光层由发光粉制备于陶瓷釉层与太阳电池层之间而形成。作为优选地，所述发光粉混合于陶瓷釉层的釉料中，釉料与发光粉按重量比为：90％-99.8％陶瓷釉料和0.2％-10％发光粉。作为优选地，所述陶瓷釉层厚度为0.01mm～5mm。本专利技术的发光粉可以选用本
公知的任一可以实现本专利技术的发光粉。通常，发光粉包括基质和激活剂，其中，所述基质包括氟化物、氧化物和硫化物中的一种或几种；所述氟化物包括LaF3、YF3和NaYF3中的一种或几种，所述氧化物包括Y2O3、GdO3、Zn4B6O13和SrAlO4中的一种或几种，所述硫化物包括CdS、ZnS和(ZnCd)S中的一种或几种。所述激活剂包括Tb3+、Eu3+、Pr3+、Er3+、Yb3+、Tm3+、Sm3+和Ho3+中的一种或几种。其可以将波长很短的光子转换为两个较长的可以被电池吸收的两个或多个光子作为下转换发光材料，下转换发光材料的激活剂选择为Tb3+、Eu3+、Sm3+，或者可以将两个或三个不能被光伏电池吸收的波长较长的光子转换为一个可以被电池吸收的短波长光子作为上转换发光材料，上转换发光材料的激活剂选择为Pr3+、Er3+、Yb3+、Tm3+和Ho3+。作为优选地，所述激活剂与基质的重量比为1/100～1/100000。作为优选地，所述发光层厚度为50nm～100μm。作为优选地，所述发光粉粒径为10nm～20μm。作为进一步优选所述发光粉占陶瓷釉料重量的0.5％～5％，作为优选地，所述陶瓷釉层300nm～1300nm波长范围内加权平均透过率为大于等于20％。作为优选地，所述陶瓷釉层与太阳电池之间还包括阻挡层或无机封装层。作为优选地，所述陶瓷釉层的厚度为0.01～5mm。作为优选地，所述陶瓷釉层的材质为无机硅酸盐材料或无机有机复合材料。所述的阻挡层或无机封装层在本
是公知的。作为优选地，所述的太阳电池层包括铜铟镓硒电池、铜锌锡硫硒电池、碲化镉电池、非晶硅电池或钙钛矿电池。本专利技术提供一种光伏瓷砖的制备方法，包括以下步骤：1)将太阳电池层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备太阳电池层，并引出正负极；2)将发光粉均匀混合于陶瓷釉料中，将混有发光粉的陶瓷釉料涂覆于太阳电池层，得到陶瓷釉层；或者将发光粉涂在太阳电池层上形成发光层，再在发光层上涂覆陶瓷釉料，得到陶瓷釉层。作为优选地，所述步骤2)中涂敷陶瓷釉料的方法为3D打印方法、喷墨方法、旋涂法、丝网印刷法或流浆法。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1)基底来源广泛，无特殊要求，且不影响产品的制备；2)将建材与光伏电池相结合，相较于常规光伏建筑一体化产品具有更高的集成度；3)相较于常规颜色单调光伏建筑一体化产品，本专利技术的光伏瓷砖可呈现丰富的颜色。4)在陶瓷釉内部混合发光材料，或者在陶瓷釉与光伏组件之间制备一发光层，其可以将波长很短的光子转换为两个较长的可以被电池吸收的两个或多个光子，还可以将两个或三个不能被光伏电池吸收的波长较长的光子转换为一个可以被电池吸收的短波长光子。提高了太阳光谱利用率，电池转换效率可在原基础上提高0.5％～4％。附图说明图1为光伏瓷砖剖面结构图；图2为光伏瓷砖剖面结构图；图3为有无添加发光粉时电池效率曲线，其中，a为含发光粉时电池效率曲线；b为不含发光粉时电池效率曲线。附图标记1为陶瓷釉层、2为太阳电池层、3为基底、4为发光层。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种提高转换效率的光伏瓷砖及其制备方法做出详细说明。如图1所示，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、太阳电池层2和基底3；特别地，陶瓷釉层与太阳电池之间可以增加一元素阻挡层或无机封装层。在所述的光伏瓷砖中，所述的陶瓷釉层1可呈现各种颜色，其主体成分是一种陶瓷釉，表面质地接近岩石。其中，陶瓷釉中还混合有光致发光材料，发光粉的粒径要求在10nm～20μm，发光粉的添加量占釉料总重量的0.5％～5％。发光粉由基质和激活剂组成，基质可以是LaF3、YF3、NaYF3等氟化物，也可以是Y2O3、GdO3、Zn4B6O13、SrAlO4等氧化物，还可以是CdS、ZnS、(ZnCd)S等硫化物，基质可以是这些物质中的一种或多种；所述激活剂包括Tb3+、Eu3+、Pr3+、Er3+、Yb3+、Tm3+、Sm3+和Ho3+中的一种或几种。其可以将波长很短的光子转换为两个较长的可以被电池吸收的两个或多个光子作为下转换发光材料，下转换发光材料的激活剂选择为Tb3+、Eu3+、Sm3+，或者可以将两个或三个不能被光伏电池吸收的波长较长的光子转换为一个可以被电池吸收的短波长光子作为上转换发光材料，上转换发光材料的激活剂选择为Pr3+、Er3+、Yb3+、Tm3+和Ho3+。所述的太阳电池2为非晶硅电池、铜铟镓硒电池、铜锌锡硫电池、染料敏化电池；所述的基底3可以为陶瓷、瓦片、不锈钢、聚酰亚胺、玻璃。本专利技术所选用的釉质膜最好是无机硅酸盐材料或无机有机复合材料，其组成包括O、Na、Ga、Mg、S、Si、Al、Ca、Co、K、Zr、Ba、P和B等元素中的多种，其形成可以是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高转换效率的光伏瓷砖，其特征在于，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、太阳电池层2和基底3，其中，/n所述陶瓷釉层为由发光粉混合于釉料中而形成的发光陶瓷釉层；/n或者，在所述陶瓷釉层与太阳电池层之间设置发光层，所述发光层由发光粉制备于陶瓷釉层与太阳电池层之间而形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高转换效率的光伏瓷砖，其特征在于，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、太阳电池层2和基底3，其中，
所述陶瓷釉层为由发光粉混合于釉料中而形成的发光陶瓷釉层；
或者，在所述陶瓷釉层与太阳电池层之间设置发光层，所述发光层由发光粉制备于陶瓷釉层与太阳电池层之间而形成。


2.根据权利要求1所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述发光粉混合于陶瓷釉层的釉料中，釉料与发光粉按重量比为：90％-99.8％陶瓷釉料和0.2％-10％发光粉。


3.根据权利要求1所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述陶瓷釉层厚度为0.01mm～5mm。


4.根据权利要求1所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述发光层厚度为50nm～100μm。


5.根据权利要求1所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，李永武，
申请(专利权)人：张伟，
类型：发明
国别省市：北京;11